Công nghệ OFDM và một vài ứng dụng

Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật thông tin ngày phát triển, đặc biệt thông tin vô tuyến đòi hỏi yêu cầu cao số lượng chất lượng dịch vụ Trước yêu cầu này, nhiều nghiên cứu thực nhằm để tăng dung lượng truyền dẫn nâng cao chất lượng truyền dẫn hệ thống thông tin di động Một nghiên cứu đó, giải thuật thích nghi đời áp dụng thành công hầu hết kĩ thuật đa truy cập nói chung Trong năm gần đây, kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM xem toán nhằm giải vấn đề fading chọn lọc tần số, nhiễu băng hẹp tiết kiệm phổ tần Theo nguyên lý OFDM chia dòng liệu tốc độ cao thành dòng liệu tốc độ thấp phát sóng mang Có thể thấy rằng, số điều kiện cụ thể ta tăng dung lượng OFDM cách làm thay đổi tốc độ liệu sóng mang tùy theo tỉ số tín hiệu nhiễu SNR sóng mang Trên sở đó, đồ án đưa số giải pháp cụ thể nhằm nâng cao dung lượng hệ thống chất lượng truyền dẫn tín hiệu là: thích nghi theo SNR phát sóng mang con; thích nghi theo mức điều chế; thích nghi theo chế chọn lọc sóng mang Trên định hướng đó, đồ án chia thành chương sau: Chương Giới thiệu kĩ thuật OFDM Trong chương trình bày tổng quan hệ thống OFDM, phương thức điều chế sử dụng hệ thống OFDM, nhiễu ISI, ICI rõ ưu nhược điểm sử dụng hệ thống OFDM Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng Chương Ảnh hưởng kênh vô tuyến đến truyền dẫn tín hiệu Chương giới thiệu đặc tính,ảnh hưởng kênh truyền truyền dẫn tín hiệu đồng thời sở cho việc nghiên cứu truyền hình số mặt đất DVB-T Chương Các vấn đề kĩ thuật hệ thống OFDM Chương trình bày tổng quan vấn đề đồng tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình (PAPR) hệ thống OFDM Chương Một vài ứng dụng công nghệ OFDM Do khả kiến thức thời gian có hạn, nên thiếu sót điều khó tránh khỏi, kính mong thầy cô bạn góp ý để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình Thầy giáo Nguyễn Hoa Lư Thầy Cô Khoa để em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp Vinh, ngày 15 tháng năm 2010 Sinh viên thực Hải Trần Văn Hải Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ KĨ THUẬT OFDM 1.1 Giới thiệu chương Phương thức truyền liệu cách chia nhỏ thành nhiều luồng bit sử dụng chúng để điều chế nhiều sóng mang sử dụng cách 30 năm Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) trường hợp đặc biệt truyền dẫn đa sóng mang, tức chia nhỏ luồng liệu tốc độ cao thành nhiều luồng liệu tốc độ thấp truyền đồng thời kênh truyền OFDM phương thức điều chế hấp dẫn cho kênh có đáp tuyến tần số không phẳng, lịch sử OFDM 1960 Trong OFDM, băng thông khả dụng chia thành số lượng lớn kênh con, kênh nhỏ đáp ứng tần số giả sử không đổi kênh Luồng thông tin tổng quát chia thành luồng thông tin con, luồng thông tin truyền kênh khác Những kênh trực giao với dễ dàng khôi phục lại đầu thu Chính điều quan trọng làm giảm xuyên nhiễu symbol (ISI) làm hệ thống OFDM hoạt động tốt kênh fading nhiều tia Dựa vào lợi ích tiến kỹ thuật RF DSP, hệ thống OFDM đạt tốc độ cao truy xuất vô tuyến với chi phí thấp hiệu sử dụng phổ cao Trong hệ thống FDM (Frequency Division Multiplexer) truyền thống, băng tần số tổng tín hiệu chia thành N kênh tần số không trùng lặp Mỗi kênh điều chế với symbol riêng lẻ sau N kênh ghép kênh tần số với Điều giúp tránh việc chồng lấp phổ kênh giới hạn xuyên nhiễu kênh với Tuy nhiên, điều Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng dẫn đến hiệu suất sử dụng phổ thấp Để khắc phục vấn đề hiệu suất, nhiều ý kiến đề xuất từ năm 60 sử dụng liệu song song FDM với kênh chồng lấp nhau, sóng mang tín hiệu có băng thông 2b cách khoảng tần b để tránh tượng cân tốc độ cao, chống lại nhiễu xung nhiễu đa đường, sử dụng băng tần cách có hiệu Ý nghĩa trực giao cho ta biết có quan hệ toán học xác tần số sóng mang hệ thống Trong hệ thống ghép kênh phân chia tần số thông thường, nhiều sóng mang cách phần tín hiệu thu đầu thu lọc giải điều chế thông thường Trong thu thế, khoảng tần bảo vệ đưa vào sóng mang khác miền tần số làm cho hiệu suất sử dụng phổ giảm Vào năm 1971, Weinstein Ebert ứng dụng biến đổi Fourier rời rạc (DFT) cho hệ thống truyền dẫn liệu song song phần trình điều chế giải điều chế Điều làm giảm số lượng phần cứng đầu phát đầu thu Thêm vào đó, việc tính toán phức tạp giảm cách đáng kể việc sử dụng thuật toán biến đổi Fourier nhanh (FFT), đồng thời nhờ tiến gần kỹ thuật tích hợp với tỷ lệ cao (VLSI) kỹ thuật xử lý tín hiệu số (DSP) làm chíp FFT tốc độ cao, kích thước lớn đáp ứng cho mục đích thương mại làm giảm chi phí bổ sung hệ thống OFDM cách đáng kể Hiện nay, OFDM sử dụng nhiều hệ thống ADSL, hệ thống không dây IEEE802.11 (Wi-Fi) IEEE 802.16 (WiMAX), phát quảng bá âm số (DAB), phát quảng bá truyền hình số mặt đất chất lượng cao (HDTV) Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng 1.2 Khái niệm OFDM OFDM kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM phân toàn băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, kênh có sóng mang Các sóng mang trực giao với sóng mang khác có nghĩa có số nguyên lần lặp chu kỳ kí tự Vì vậy, phổ sóng mang “không” tần số trung tâm tần số sóng mang khác hệ thống Kết nhiễu sóng mang phụ Hình 1.1 Sóng mang OFDM 1.3 Nguyên lý OFDM Nguyên lý OFDM chia nhỏ luồng liệu tốc độ cao trước phát thành nhiều luồng liệu tốc độ thấp phát luồng liệu sóng mang khác Các sóng mang trực giao với nhau, điều thực cách chọn độ giãn tần số cách hợp lý Bởi khoảng thời symbol tăng lên cho sóng mang song song tốc độ thấp hơn, lượng nhiễu gây độ trải trễ đa đường giảm xuống Nhiễu xuyên ký tự ISI hạn chế hoàn toàn việc đưa vào Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng khoảng thời bảo vệ symbol OFDM Trong khoảng thời bảo vệ, symbol OFDM mở rộng theo chu kỳ để tránh xuyên nhiễu sóng mang ICI Ch.1 Ch.10 Tần số (a) Khoảng thông tiết kiệm Tần số (b) Hình 1.2 Kỹ thuật đa sóng mang không chồng xung chồng xung Hình 1.2 minh họa khác kỹ thuật điều chế đa sóng mang không chồng xung kỹ thuật đa sóng mang chồng xung Bằng cách sử dụng kỹ thuật đa sóng mang chồng xung, ta tiết kiệm khoảng 50% băng thông Tuy nhiên, kỹ thuật đa sóng mang chồng xung, cần triệt để giảm xuyên nhiễu sóng mang, nghĩa sóng cần phải trực giao với Về chất, OFDM trường hợp đặc biệt phương thức phát đa sóng mang theo nguyên lý chia dòng liệu tốc độ cao thành tốc độ thấp phát đồng thời số sóng mang phân bổ cách trực giao Nhờ thực biến đổi chuỗi liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên Do đó, phân tán theo thời gian gây trải rộng trễ truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng OFDM khác với FDM nhiều điểm Trong phát thông thường đài phát truyền tần số khác nhau, sử dụng hiệu FDM để trì ngăn cách đài Tuy nhiên kết hợp đồng trạm với trạm khác Với cách truyền OFDM, tín hiệu thông tin từ nhiều trạm kết hợp dòng liệu ghép kênh đơn Sau liệu truyền sử dụng khối OFDM tạo từ gói dày đặc nhiều sóng mang Tất sóng mang thứ cấp tín hiệu OFDM đồng thời gian tần số với nhau, cho phép kiểm soát can nhiễu sóng mang Các sóng mang chồng lấp miền tần số, không gây can nhiễu sóng mang (ICI) chất trực giao điều chế Với FDM tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn kênh để ngăn ngừa can nhiễu Điều làm giảm hiệu phổ Tuy nhiên với OFDM đóng gói trực giao sóng mang làm giảm đáng kể khoảng bảo vệ cải thiện hiệu phổ Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống OFDM Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng Ban đầu, dòng liệu đầu vào với tốc độ cao chia thành nhiều dòng liệu song song tốc độ thấp nhờ chuyển đổi nối tiếp-song song Mỗi dòng liệu song song sau điều chế sóng mang cao tần Sau đưa đến đầu vào khối IFFT Sau khoảng bảo vệ chèn vào để giảm nhiễu xuyên ký tự (ISI), nhiễu xuyên kênh (ICI) truyền kênh vô tuyến di động đa đường tiến hành chèn từ đồng khung Cuối thực điều chế cao tần, khuếch đại công suất phát từ anten Trong trình truyền, kênh có nguồn nhiễu tác động đến nhiễu Gausian trắng cộng Ở phía thu, tín hiệu thu chuyển xuống tần số thấp tín hiệu rời rạc nhận sau D/A thu Khoảng bảo vệ loại bỏ mẫu chuyển đổi từ miền thời gian sang miền tần số phép biến đổi FFT dùng thuật toán FFT (khối FFT) Sau đó, tùy vào sơ đồ điều chế sử dụng, dịch chuyển biên độ pha sóng mang xếp ngược trở lại giải mã Cuối cùng, nhận lại dòng liệu nối tiếp ban đầu sau chuyển từ song song nối tiếp 1.4 Điều chế sóng mang Sau mã hóa xen kẽ, dòng bit nhánh điều chế BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Dòng bit nhánh xếp thành nhóm có N bs (1, 2, 4, 6) bit khác tương ứng với phương pháp điều chế BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Hay nói cách khác dạng điều chế quy định số bit ngõ vào cặp giá trị (I, Q) ngõ Chẳng hạn: ta sử dụng phương pháp điều chế 64-QAM có bit đầu vào tổ chức thành nhóm tương ứng cho số phức đồ thị hình đặc trưng cho kiểu điều chế 64-QAM (64-QAM constellation) Trong bit bit LSB (b0 b1 b2) biểu thị cho giá trị I, bit MSB (b b4 b5) biểu thị cho giá trị Q Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng Bảng giá trị mã hóa 64-QAM b0 b1 b2 I b3 b4 b5 Q 000 -7 000 -7 001 -5 001 -5 011 -3 011 -3 010 -1 010 -1 110 110 111 111 101 101 100 100 1.5 Điều chế sóng mang cao tần Đầu điều chế OFDM tín hiệu băng tần sở, tín hiệu trộn nâng tần lên tần số truyền dẫn vô tuyến Có thể sử dụng hai kỹ thuật điều chế sóng mang cao tần là: "tương tự" cho hình (1.4) "số" cho hình (1.5) Tuy nhiên hiệu điều chế số tốt hơn, đồng pha xác cải thiện trình ghép kênh I Q Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng Hình 1.4.Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần sở phức sử dụng kỹ thuật tương tự Hình 1.5 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần sở phức sử dụng kỹ thuật số 1.6 Sự trực giao Trực giao có mối quan hệ toán học xác tần số sóng mang hệ thống OFDM Trong hệ thống FDM thông thường, nhiều sóng mang cách khoảng phù hợp để tín hiệu thu nhận lại cách sử dụng lọc giải điều chế thông thường Trong máy vậy, khoảng bảo vệ cần dự liệu trước sóng mang khác việc đưa vào khoảng bảo vệ làm giảm hiệu sử dụng phổ hệ thống Tuy nhiên xếp sóng mang OFDM cho dải biên chúng che phủ lên mà tín hiệu thu xác mà can nhiễu sóng mang Muốn 10 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao - OFDM công nghệ đại cho truyền thông tương lai Hiện việc nghiên cứu ứng dụng OFDM không ngừng nghiên cứu mở rộng phạm vi ứng dụng ưu điểm việc tiết kiệm băng tần khả chống lại fading chọn lọc tần số xuyên nhiễu băng hẹp Đồ án tìm hiểu, trình bày vấn đề kỹ thuật OFDM số vấn đề kỹ thuật cho công nghệ OFDM khả ứng dụng OFDM vào công nghệ tương lai Đồng vấn đề quan trọng không hệ thống OFDM mà hệ thống khác Hệ thống OFDM yêu cầu khắt khe vấn đề đồng sai lệch tần số, ảnh hưởng hiệu ứng Doppler di chuyển lệch pha gây nhiễu giao thoa tần số (ICI) Trong hệ thống OFDM nào, hiệu suất cao phụ thuộc vào tính đồng hóa máy phát máy thu, làm tính xác định thời dẫn đến nhiễu ISI ICI độ xác tần số Việc tìm hiểu tổng quan OFDM giải vấn đề kỹ thuật hệ thống OFDM, hướng đến ứng dụng OFDM tương lai như: • Nghiên cứu, tìm hiểu số hệ thống OFDM nâng cao VOFDM (Vector OFDM), COFDM (Coded OFDM), WOFDM (Wideband OFDM), • Kết hợp OFDM với công nghệ khác FDMA, TDMA CDMA để tạo thành kỹ thuật đa truy cập thông tin di động • Ứng dụng OFDM DVB-T, WLAN, OFDMA, 74 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng • Ứng dụng công nghệ OFDM WiMAX Mặc dù em cố gắng kiến thức có hạn nên đề tài tránh khỏi sai sót, mong qua đề tài em có kinh nghiệm hữu ích cho sau Một lần em xin chân thành cảm ơn đến tất Thầy, Cô giúp em hoàn thành luận văn 75 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Th.S Nguyễn Ngọc Tiến, “Một số vấn đề kỹ thuật OFDM”, Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông & Công Nghệ Thông Tin, Kỳ (10/2003) [2] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Lý thuyết trải phổ ứng dụng”, Nhà xuất Bưu điện 2001 [3] Quách Tuấn Ngọc, “Xử lý tín hiệu số” , Nhà xuất Giáo dục -1999 [4] Đặng Văn Chuyết & Nguyễn Tuấn Anh, “Cơ sở lý thuyết truyền tinTập hai “, Nhà xuất Giáo dục, 2000 [5] Cheng-Xiang Wang, Nguyễn Văn Đức, “Kỹ thuật thông tin số - tập 1”, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật- Hà Nội 2006 [6] Th.S Nguyễn Hoàng Hải, Th.S Nguyễn Việt Anh, “Lập trình Matlab ứng dụng”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - Hà Nội 2006 [7] TS Phạm Đắc Bi, K.S Lê Trọng Bằng, K.S Đỗ Anh Tú, “Các đặc điểm máy phát số DVB-T”, Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông & Công Nghệ Thông Tin, (8/2004) [8] Tạ Quốc Ưng, “Điện thoại di động truyền hình số mặt đất DVB-T”, Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông & Công Nghệ Thông Tin (12/11/2003) [9] Phan Hương, “Công nghệ OFDM truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm-đa điểm tốc độ cao (54Mbit/s)”, Tạp chí Bưu Chính Viễn Thông & Công Nghệ Thông Tin (13/03/2006) [10] Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House, 2000 76 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng [11] Eric Phillip LAWREY BE (Hons), “Adaptive Techniques for Multiuser OFDM”, a thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy, Electrical and Computer Engineering School of Engineering, JAMES COOK University, Dec-2001 [12] ETS 300 744, “Digital broadcasting systems for television, sound and data services; framing structure, channel coding, and modulation for digital terrestrial television”, European Telecommunication Standard, Doc.300 744 [13] Digital Video Broadcasting The international Standard for Digital Television [14] IEEE 802.16a-2003: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems [15] A Technical Overview and Comparison of WiMAX and 3G Technologies, December 2004 – Intel- Technical White Paper 77 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ KĨ THUẬT OFDM 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Khái niệm OFDM 1.3 Nguyên lý OFDM 1.4 Điều chế sóng mang 1.5 Điều chế sóng mang cao tần 1.6 Sự trực giao 10 1.7 Tính trực giao miền tần số 13 1.8 Ứng dụng kĩ thuật IFFT/FFT 78 kĩ thuật OFDM Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng 14 1.9 Tiền tố lặp CP (Cyclic Prefix) 17 1.10 Các thông số đặc trưng hệ thống truyền dẫn OFDM 19 1.10.1 Cấu trúc tín hiệu OFDM 19 1.10.2 Các thông số miền thời gian 20 1.10.3 Các thông số miền tần số 20 1.11 Thông lượng kênh 21 1.12 Ưu điểm hệ thống OFDM 22 1.13 Các hạn chế sử dụng hệ thống OFDM 23 1.14 Kết luận 23 79 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH VÔ TUYẾN ĐẾN TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU 24 2.1 Giới thiệu chương 24 2.2 Tổng quan kênh vô tuyến di động 24 2.3 Suy hao đường truyền 24 2.4 Các loại Fading 26 2.4.1 Fading chậm fading nhanh 26 2.4.2 Fading Rayleigh 27 2.4.3 Fading lựa chọn tần số fading phẳng 27 2.5 Tạp âm trắng Gauss 28 2.6 Thông số tán 80 xạ thời gian Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng 28 2.7 Hiện tượng Doppler 29 2.8 Trải trễ tượng đa đường 29 2.9 Kết luận 30 CHƯƠNG CÁC VẤN ĐỀ KĨ THUẬT TRONG HỆ THỐNG OFDM 31 3.1 Giới thiệu chương 31 3.2 Tổng quan đồng hệ thống OFDM 32 3.2.1 Nhận biết khung 33 3.2.2 Ước lượng khoảng dịch tần số 34 3.2.2.1 Ước lượng phần thập phân 35 81 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng 3.2.2.2 Ước lượng phần nguyên 36 3.3 Các vấn đề đồng hệ thống OFDM 37 3.3.1 Đồng tần số hệ thống OFDM 38 3.3.1.1 Đồng tần số lấy mẫu 38 3.3.1.2 Đồng tần số sóng mang 38 3.3.2 Đồng ký tự hệ thống OFDM 39 3.3.2.1 Đồng ký tự dựa ký hiệu pilot 40 3.3.2.2 Đồng ký tự dựa vào CP 42 3.3.2.3 Đồng khung ký tự dựa mã đồng khung 42 3.3.3 Ảnh hưởng sai lỗi đồng đến tiêu chất lượng hệ thống OFDM 82 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng 44 3.4 Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình 45 3.5 Kết luận 46 CHƯƠNG MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ OFDM 48 4.1 Ứng dụng OFDM truyền hình số mặt đất DVB-T 48 4.1.1 Tổng quan DVB-T 48 4.1.2 Tính trực giao sóng mang OFDM DVB-T 52 4.1.3 Biến đổi IFFT điều chế tín hiệu DVB-T 53 4.1.4 Lựa chọn điều chế sở 54 4.1.5 Số lượng, vị trí nhiệm vụ sóng mang 55 83 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng 4.1.6 Chèn khoảng thời gian bảo vệ 58 4.1.7 vận tốc dòng liệu máy phát số DVB-T 60 4.2 Ứng dụng OFDM WiMax 61 4.2.1 Định nghĩa WiMax 61 4.2.2 Đặc điểm WiMax 62 4.2.3 Các chuẩn WiMax 63 4.2.3.1 Chuẩn 802.16 63 4.2.3.2 Các chuẩn bổ sung WiMax 64 4.2.4 Công nghệ OFDM cho việc truyền dẫn vô tuyến mạng WiMax 64 4.2.5 Ứng dụng WiMax 67 84 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng 4.3 Kết luận 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .72 TÀI LIỆU THAM KHẢO .74 CÁC TỪ VIẾT TẮT DAB Digital Audio Broadcasting Hệ thống phát số truyền số liệu tốc độ cao DVB-T Digital video broadcasting Hệ thống truyền hình for terrestrial transmission mode ETSI số mặt đất the European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standards Institute Châu Âu DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Furrier rời rạc IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Furrier rời rạc ngược FFT Fast fourier transformer Biến đổi fourier nhanh IFFT Inverse FFT Biến đổi Furrier ngược nhanh PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình 85 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng AM Amplified modulation Điều biên AMC Adaptive modulation and coding Mã hóa điều chế thích nghi FM Frequency modulation Điều tần FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số OFDM Orthogonal frequency division mutiplex Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao MC Multi Carrier nhiều nhà cung cấp SC Single Carrier nhà cung cấp tín hiệu COFDM code of Orthogonal frequency division mutiplex Ghép kênh phân chia tần số trực giao có mã sửa sai DSP Digital signal processing Bộ xử lý số PCM Pulse code modulation Điều chế xung mã PSK Phase-Shift Keying Dịch khoá pha QAM Quadrature AmplitudeModulaion Điều chế biên độ cầu phương BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân DQPSK QPSK sai biệt ICI InterCarrier Interference Nhiễu xuyên kênh ISI InterSymbol Interference Nhiễu xuyên ký tự A/D Analog/Digital Biến đổi tương tự sang số D/A Digital/Analog Biến đổi số sang tương tự MS Mobile Station trạm điện thoại BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BRAN Radio access network Bandwidth Mạng truy cập vô tuyến băng rộng 86 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng FEC Sữa lỗi lũy tiến FIB Block information fast Khối thông tin nhanh GPS Global Positioning System hệ thống định vị toàn cầu HDSL Digital subscriber line high-speed Đường dây thuê bao số tốc độ cao HDTV High-definition television MPEG PAPR Truyền hình phân giải cao Moving Pictues Expert Group Peak power ratio on Tỷ số công suất đỉnh the average power RF công suất trung bình Radio Frequency Tần số vô tuyến SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ BS Base station Trạm sở ADSL Asymmetric Digital subcribe Line Mạng số truy câp internet băng rộng CDMA Code division Multiplex access Đa truy cập phân chia theo mã CTC Mã xoắn turbo Convolution turbo code MIMO Multiple input multiple Output SS Subcribe station Hệ thống đa anten phát thu Trạm người dùng Wimax Worldwide interoperability Khả kết nối không dây for microwave access diện rộng với trạm viba VLAN Virtual local area netword Mạng LAN ảo HARQ Hybrid automatic repeat request Kĩ thuật sửa lỗi dò lặp MUX Multiplexer Bộ ghép kênh Demux Bộ tách kênh 87 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm vài ứng dụng SER Symbol error rate Tỷ lệ lỗi biểu tượng SNR Signal noise to ratio Tỷ lệ tín hiệu tạp âm AWGN Additive White Gaussian Noise nhiễu Gausian trắng cộng CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn 88 [...]... giản 1.13 Các hạn chế khi sử dụng hệ thống OFDM 23 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng Ngoài những thuận lợi trên hệ thống OFDM cũng có những hạn chế cần giải quyết như sau: • Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng, gây méo phi tuyến ở các bộ khuếch đại công suất ở máy phát và máy thu • Sử dụng chuỗi bảo vệ gây giảm một phần hiệu suất sử dụng đường truyền, do bản... thống OFDM CHƯƠNG 3 CÁC VẤN ĐỀ KĨ THUẬT TRONG HỆ THỐNG OFDM 3.1 Giới thiệu chương 31 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng Trong chương trước, chúng ta đã tìm hiểu về hệ thống OFDM, đã tìm hiểu về các đặc tính của kênh vô tuyến và nhận thấy rằng các hệ thống OFDM có thể đáp ứng được với ảnh hưởng của hiện tượng đa đường, fading phẳng, fading lựa chọn tần số bằng cách chèn thêm vào... điểm tín hiệu thu qua đường trực tiếp và thời điểm tín hiệu thu được qua đường phản xạ Nếu phát một xung RF (xung Dirac) trong môi trường truyền đa đường, tại bộ thu sẽ nhận được các đáp ứng xung có dạng sau: 18 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng Hình 1.11 Đáp ứng xung của kênh truyền trong môi trường truyền đa đường Đáp ứng xung h(t) của một kênh truyền chịu ảnh hưởng của hiện... lượng khi đó sẽ tập trung vào một vùng nào đó do ta thiết kế Vì thế mật độ công suất của sóng giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách Phương trình (2.1) cho ta công suất tín hiệu thu được khi truyền trong không gian tự do: 25 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng  λ  PR = PT GT G R    4πR  2 (2.1) Trong đó: PR: là công suất thu được (Watts) PT: là công suất phát (Watts) GT:... con là ∆f=1/TFFT và FSR là tỷ số thời gian FFT và thời gian ký hiệu OFDM, tốc độ bit tổng được xác định như sau: R tb = ( R c log 2 ( M ) ) N sub T sym = ( R c log 2 ( M ) )( B ∆f ) Tsym = ( R c log 2 ( M ) ) B( TFFT Tsym ) = ( R c log 2 ( M ) ) B.FSR , 22 (1.12) Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng Từ công thức (1.12) cho thấy, đối với một sóng mang con hay một nhóm các sóng... thấy kỹ thuật OFDM có những khác biệt cơ bản với kỹ thuật FDM cổ điển là: 15 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng 1) Mỗi sóng mang có một tần số khác nhau Những tần số này được chọn sao cho nó thỏa mãn điều kiện trực giao từng đôi một trong khoảng [0,T s] Tức là, phải thỏa mãn công thức sau: Ts ∫X m e jωmt X l e jωl t dt = 0, m ≠ l 0 Phổ của các sóng mang phụ trong OFDM chồng chập... 1, ,2 N − 1 16 (1.6) Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng X ' (0) = Re( X (0) X ' ( N ) = Im( X (0) Và Hình 1.9 Phổ của tín hiệu OFDM 1.9 Tiền tố lặp CP (Cyclic Prefix) Tiền tố lặp (CP) là một kỹ thuật xử lý tín hiệu trong OFDM nhằm hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng của nhiễu xuyên kênh (ICI), nhiễu xuyên ký tự (ISI) đến tín hiệu OFDM, đảm bảo yêu cầu về tính trực giao của các... tín hiệu OFDM ta tiến hành phân tích phổ của hàm sin (x)/x Nhận thấy mỗi sóng mang gồm một đỉnh tại tần số trung tâm và một số điểm không cách nhau bằng khoảng cách giữa các sóng mang Hiện tượng trực giao được thể hiện là đỉnh của mỗi sóng mang trùng với điểm không của các sóng mang khác về mặt tần số 13 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng Hình1.8: Phổ của tín hiệu OFDM gồm... giảm là nhiễu Công suất khi kết quả cộng tại bộ thu là bé hơn tín hiệu trực tiếp, còn nhiễu tăng cường là khi tất cả các tín hiệu có cùng pha và tăng cường lẫn nhau 1 2 1 4 1 5 3 1 27 Thời gian truyền Hình 2.1 Đáp ứng xung thu khi truyền một xung RF Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng 2.4.2 Fading Rayleigh Fadinh Rayleigh là loại Fading sinh ra do hiện tượng đa đường và xác suất... ta thấy được rằng, việc thêm vào khoảng thời bảo vệ và mở rộng chu kỳ đồng thời truyền dẫn sóng 30 Đồ án tốt nghiệp đại học công nghệ ofdm và một vài ứng dụng mang con song song sẽ hạn chế được rất nhiều ảnh hưởng của kênh vô tuyến lên tín hiệu OFDM Trong chương tiếp theo, để chúng ta hiểu rõ hơn về kĩ thuật điều chế OFDM, sẽ trình bày các vấn đề kĩ thuật trong hệ thống OFDM, việc đồng bộ, ước lượng ... pilot c chốn vo tớn hiu OFDM theo mt trt t hp lý Thụng thng ký t pilot c chốn vo phn u tiờn ca gúi OFDM nh hỡnh 3.2: PRBS PRBS Ký t pilot OFDM_ 1 OFDM_ 2 OFDM_ N Trailer OFDM a - Kờnh fading phng... tn s PRBS PRBS Ký t pilot OFDM_ 1 OFDM_ 2 Chốn di bo v/tin t lp OFDM b - Kờnh fading chn lc tn s Hỡnh 3.2 Pilot gúi OFDM 42 OFDM_ N Trailer ỏn tt nghip i hc cụng ngh ofdm v mt vi ng dng 3.3.2.2... ỏn tt nghip i hc cụng ngh ofdm v mt vi ng dng Hỡnh1.8: Ph ca tớn hiu OFDM gm súng mang 1.8 ng dng k thut IFFT/FFT k thut OFDM Nh ó cp phn khỏi nim v OFDM, ta ó bit OFDM l k thut iu ch a súng